中國碳排放強度驅動因素實證研究

摘 要：深入探討碳排放強度的驅動因素，對發展低碳經濟、應對氣候變化有著重要的理論和現實意義。實證研究結果表明：人均GDP、能源強度、單位能耗碳排放、產業結構、能源消費結構變動對碳排放強度有顯著正向影響，而人口、城市化率、國際貿易分工對碳排放強度影響不顯著；能源強度和能源消費結構對碳排放強度正向影響最大，人均GDP和產業結構影響較大，單位能耗碳排放影響最小；人均GDP持續增長對降低碳排放強度的負向貢獻率最大，產業結構變動對降低碳排放強度的負向貢獻率較小；而能源強度下降是導致碳排放強度下降的重要因素，其正向貢獻率較大，能源消費結構變動和單位能耗碳排放變動對降低碳排放強度的正向貢獻率較小。

關鍵詞：碳排放強度；驅動因素；人均實際GDP；能源強度；貢獻率

Empirical Research on Driving Factors of Carbon Emission Strength in China

SUN Jingshui

(School of Economy， Zhejiang Gongshang University， Hangzhou， Zhejiang， 310018， China)

Abstract：Deeply exploiting driving factors of carbon emission strength has a theoretical and practical significance on dealing with developing lowcarbon economy and climate change. The results are: GDP per capita， power strength， energy consumption carbon emission per unit， industrial structure， and structural changes in energy consumption， all have significantly positive effect on carbon emission strength; while less effect of population， urbanization rate and international trade distribution; power strength and energy consumption structure have the most positive effect， GDP per capita and industrial structure affect more， energy consumption carbon emission per unit affects the least; constant growth in GDP per capita contributes the most to lower carbon emission strength in a negative way whilst structural changes contributes the least; drop in power strength is a key factor to lower carbon emission strength with bigger positive contribution rate， however changes in energy consumption structure and energy consumption carbon emission per unit have smaller contribution rate.

Key words：carbon emission strength， driving factors， GDP per capita， power strength， contribution rate

從《聯合國氣候變化框架公約》、《京都議定書》，到《巴厘路線圖》、《哥本哈根協議》和坎昆氣候變化大會，圍繞溫室氣體減排義務分擔等問題的國際談判日趨激烈。作為全球最大的發展中國家，近年來中國在努力發展經濟的同時也一直通過多種方式致力于保護全球環境，并在哥本哈根氣候變化峰會之前公布了2020年碳排放強度比2005年下降40%—45%的減排目標。這是我國應對氣候變化的一項重要舉措，并將對今后10年乃至更長時間的國民經濟產生重要而深遠的影響。碳排放強度是衡量一個國家二氧化碳排放情況的重要指標，研究其主要驅動因素，對轉變經濟發展方式、發展低碳經濟、應對氣候變化有著重要的理論和現實意義，不僅可以為決策者提供碳排放強度定量化的驅動因素，還可以為制定未來的能源政策及碳減排政策提供信息支持和決策依據。

一、文獻綜述

國際上關于碳排放強度的研究起源于1973—1974年的石油危機后不久。能源研究人員為了更好地理解工業能源需求的變化機理，利用IDA(Index Decomposition Analysis)方法實證分析工業生產結構對工業能源消費的影響。［1］ 隨著研究的不斷深入，研究問題從單純研究產業結構對工業能源需求的研究擴展為產業結構、能源結構等不同影響因素對能源強度、二氧化碳排放量、碳排放強度的研究。目前關于碳排放強度變化的研究基本都是針對發達國家，對于發展中國家研究很少。Davis等(2002)分析了美國1996—2000年能源強度及碳排放強度下降的原因，認為能源結構調整不是主要原因，天氣變化才是主要原因。［2］ Greening等(1998、1999、2001、2004)針對OECD國家的碳排放強度變化特征，應用AWD(Adaptive weighting Divisia Index)方法對不同部門的碳排放強度進行了研究，認為生產部門能源強度下降是其碳排放強度下降的主要原因，貨物運輸部門碳排放強度的增長主要是受交通模式向碳密集型模式轉變的影響，居民終端服務部門的終端能源消費結構、發電的燃料構成、能源強度對碳排放強度下降的影響各不相同。［3-6］

事實上，研究發展中國家的碳排放強度其意義會更大，通過碳排放強度的分析研究對其優化能源結構、產業結構以避免發達國家“先污染后治理”的發展道路，緩和全球氣候變化等都能提供詳細的決策依據。劉蘭翠（2006）采用AWD方法分析能源結構、能源強度等對中國初級能源利用的碳排放強度以及物質生產部門終端能源利用的碳排放強度的影響，認為能源強度下降是推動我國初級能源利用的碳排放強度和物質生產部門終端能源利用碳排放強度下降的主要原因。［7］Zhang(2009)從最終需求角度對中國碳排放強度變化進行了實證分析［8］。張友國(2010)基于投入產出結構分解方法實證分析了1987—2007年經濟發展方式變化對中國GDP碳排放強度的影響，認為在經濟發展方式變化的各構成因素中，生產部門能源強度的降低是導致中國碳排放強度下降的最主要因素，直接能源消費率的下降也對碳排放強度產生了明顯的抑制作用，終端能源消費結構的變化使碳排放強度略有下降。［9］

現有國內外研究成果對進一步探討碳排放強度的驅動因素具有一定的啟發意義，但還存在一些不足之處：（1）現有研究采用分解分析法（如IDA方法、AWD方法）較多，而采用計量經濟模型分析方法較少，其研究結果說服力不強。分解分析法作為研究事物變化特征及其作用機理的一種分析框架，結構簡單，易于操作，更易進行時間序列分析以及跨國比較，已在能源與環境經濟領域得到較為廣泛的應用。這類研究是通過改變一個因素，而保持其他因素固定不變來分析問題，這樣得到的結果就是對因變量的等比例影響，這是分解分析法最大的局限性。（2）目前對碳排放強度驅動因素的探討比較薄弱，主要集中在人口規模、經濟發展水平、能源強度、單位能耗碳排放等方面，而從能源消費結構、產業結構、城市化、國際貿易分工等角度探討其驅動因素較少。針對以往研究的不足，本文從人口規模、經濟發展水平、能源強度、單位能耗碳排放量、能源消費結構、產業結構、城市化水平、國際貿易分工等多個方面實證分析碳排放強度的驅動因素及其貢獻率，得出具有啟發意義的結論，在此基礎上提出降低碳排放強度的政策建議。

二、研究方法與數據

碳排放強度（簡稱碳強度，記為Y）是指單位GDP的二氧化碳排放量，用公式表示就是：Y=CO2/GDP。一般情況下，碳強度是隨著技術進步和經濟增長而下降的。

（一）變量的選擇

碳強度主要驅動因素不僅包括能源強度、能源消費結構與能源利用效率、單位能耗碳排放量，還包括人口規模、經濟發展水平、產業結構、城市化水平和國際貿易分工等方面。因此，本文選擇的解釋變量主要有：

1．能源強度（T），即單位GDP能源消費量。能源強度在一定程度上反映技術進步水平，技術進步可以提高能源利用效率，減少單位產值能源的使用，從而在能源結構不變的情況下降低碳排放強度。技術進步是降低碳強度的核心舉措。

2．能源消費結構（CS）。大量研究表明，碳排放主要來自化石能源的使用。能源消費結構趨于低碳化將會減少碳排放強度。多年來我國能源消費結構以煤炭為主，經濟增長呈現粗放型特征，碳排放量的逐年增加將在相當長一段時間內不會發生改變，要改變這種狀況，必須優化能源結構，改變煤炭比例過高的狀況，實現低碳能源對化石能源的替代。

3．人口規模（P）。一般來說，人口規模對碳排放強度具有正向影響。首先，人口越多，使用和消耗的能源越多，所產生的二氧化碳排放量越大，碳強度越高。其次，人口增長不可避免地改變自然生態環境，減少了碳匯潛力。

4．經濟發展水平（A）。經濟發展離不開大量的能源投入和使用，而能源消費的增加必然會促進碳排放強度的增加。我國目前剛進入工業化的中期階段，仍處在能源消費需求快速增長的時期，碳排放量在今后較長的一段時期內還會隨著經濟發展而增加，碳強度下降將是一個十分緩慢的過程。

5．單位能耗碳排放量（CT）。單位能耗碳排放量越大，碳排放量越多，碳強度越高；反之則越低。而單位能耗碳排放量主要由碳排放系數、能源利用效率和碳捕獲技術決定的。

6．產業結構（S）。不同產業部門消耗的能源類型和結構不同，導致碳排放強度也各不相同。由于能源消費主要集中在第二產業，因此，第二產業在國民經濟中比重的變化一定程度上決定了碳排放強度的變化。一般來說，第二產業所占比重越高，則碳排放強度越大；反之則越小。

7．城市化水平（U）。城市是人口、交通、工業等各種資源的集中地，也是能源消耗、碳排放的集中地。城市化水平越高，則能源的生產、生活需求和使用量就越大，碳排放強度也就越大，反之則越少。

8．國際貿易分工（NX）。國際貿易分工對碳強度具有雙重作用：進口高耗能的資源密集型的產品則能降低本地區的碳排放強度，而出口高耗能的資源密集型產品則增加了本地區的碳排放強度。

（二）模型設計

根據碳強度的主要驅動因素，本文設計的計量經濟模型為：

Yt=aPα1tAα2tTα3tCTα4tSα5tCSα6tUα7tNXα8teεt

(1)

其中：P為人口總量，A為人均GDP（A=GDP/P），代表經濟發展水平，T為能源強度(T=E/GDP，其中E為能源消費量)，CT為單位能耗碳排放量(CT=CO2/E)，CS代表能源消費結構，S代表產業結構，U為城市化水平，NX代表國際貿易分工對碳排放的影響，ε為隨機誤差項。α1，α2，α3，α4，α5，α6，α7，α8分別表示碳強度關于人口、經濟發展水平、能源強度、單位能耗碳排放量、能源消費結構、產業結構、城市化水平、國際貿易分工的彈性系數。

式(1)兩邊取自然對數，將模型(1)化為線性回歸模型（可以減弱各變量指標數據中存在的異方差現象）：

lnYt=α0+α1lnPt+α2lnAt+α3lnTt+α4lnCTt+α5lnSt+α6lnCSt+α7lnUt+α8lnNXt+εt

(2)

在用多元回歸方程分析碳強度驅動因素時，由于解釋變量所用的單位不同，數據的大小差異往往很大，這就不利于放在同一標準上進行比較。為了消除量綱不同和數量級的差異所帶來的影響，需要將樣本數據（對數形式）作標準化處理，即將每個變量（對數樣本數據）減去各自的均值然后除以其標準差，得到新的變量和新的模型，最后用計量經濟方法估計未知參數，求得標準化回歸系數。有了標準化回歸系數后，變量的相對重要性就容易進行比較了。將式(2)中每個變量標準化后（在變量Y、P、A、T、CT、S、CS、U、NX前加上“L”以示區別），變為新的線性回歸模型：

LYt=α1LPt+α2LAt+α3LTt+α4LCTt+α5LSt+α6LCSt+α7LUt+α8LNXt+εt

(3)

（三）數據來源

由于我國統計機構沒有公布二氧化碳排放數據，本文根據中國歷年各能源消費量和各能源的碳排放系數，計算出歷年的碳排放量。為了消除物價水平對GDP的影響，本文以1978年為基期，用GDP縮減指數計算人均實際GDP；鑒于中國能源結構主要以煤和石油為主，天然氣及其他新能源使用比例很小，對于能源結構，本文采用煤炭消費占能源消費比重表示；產業結構指標采用第二產業增加值占GDP的比重表示；城市化水平用城鎮人口占總人口比重表示；國際貿易分工對碳排放強度的影響用凈出口占GDP比重表示。本文所采用數據均來自于歷年《中國統計年鑒》、《中國能源統計年鑒》等。

三、實證分析

1990—2009年，全國能源消費總量和碳排放總量不斷增長。能源消費總量由1990年的98703萬噸標準煤增加到2009年的306647萬噸標準煤，增加了2.11倍，年均增長6.25%；碳排放總量由1990年的80611萬噸增加到2009年的248271萬噸，增加了2.08倍，年均增長6.23%。

1990—2009年，我國碳排放強度在不斷下降，碳排放強度增長率變動比較大。碳排放強度由1990年的7.8460下降到2009年的3.4618，年均下降4.215%；碳排放強度增長率由1991年的-3.996%下降到2009年的-1.457%，年均下降-3.955%。

（一）碳排放強度驅動因素計量模型分析

由于對非平穩數據變量直接建立模型會產生虛假回歸，因此需要對時間序列進行平穩性檢驗，若為非平穩的同階單整時間序列，則需要進一步檢驗變量間是否存在長期協整關系。容易驗證各變量時間序列（對數形式）為非平穩、一階單整序列。因此，可以進一步檢驗變量之間的協整關系。

根據模型（3），利用各變量數據和計量經濟軟件EViews6.0，得到回歸結果，容易驗證下表中的模型1至模型6中殘差為平穩序列，即各變量之間存在協整關系（見下表）。

由上表回歸結果可知，模型1至模型6中，LA、LT、LCT對LY有顯著影響，其他變量有的顯著、有的不顯著。模型2回歸結果最好，各回歸系數顯著（LA回歸系數在9%顯著性水平上、LCS回歸系數在7%水平上顯著），擬合優度較高，模型不存在異方差性和自相關性，解釋變量之間不存在多重共線性，達到了比較理想的效果。根據上述回歸結果，可以得出如下結論：

人均GDP、能源強度、單位能耗碳排放、產業結構、能源消費結構變動對碳排放強度有顯著正向影響，而人口、城市化率、國際貿易分工對碳排放強度影響不顯著。從模型2的回歸系數看來，碳排放強度關于能源強度彈性、能源消費結構彈性、人均GDP彈性、產業結構彈性和單位能耗碳排放彈性，從大到小排列依次為0.9784、0.9784、0.6002、0.4082和0.0533，即能源強度、能源消費結構、人均GDP、產業結構和單位能耗碳排放每提高1%時，碳排放強度依次增長0.9784%、0.9784%、0.6002%、0.4082%和0.0533%。因此，能源強度和能源消費結構對碳排放強度正向影響最大，對人均GDP和產業結構影響較大，對單位能耗碳排放影響最小。

（二）各驅動因素對碳排放強度增長的貢獻率分析由模型2可知其回歸系數依次為：2=0.6002、3=0.9784、4=0.0553、5=0.4082、6=0.9784。將模型2的回歸系數做歸一化處理，記歸一化處理后的系數為：βi=i/∑i(i=2，3，4，5，6)，則有β2=0.1987、β3=0.3239、β4=0.0183、β5=0.1351、β6=0.3239，∑βi=1。各驅動因素變動對碳強度變動的貢獻率為βiGi/GY(i=2，3，4，5，6)。其中Gi為各驅動因素增長率，GY為碳強度增長率。碳強度及其驅動因素增長率、各驅動因素變動對碳強度變動的貢獻率計算結果如圖1、圖2所示。

從計算結果看，1990—2009年中國碳排放強度總體呈下降趨勢，年均下降3.955%，在分解后的各驅動因素中，人均GDP增長、產業結構變動對降低碳強度表現為負向驅動效應，對降低碳強度的平均貢獻率依次為-25.80%和-0.23%。而能源強度變動、能源消費結構變動、單位能耗碳排放變動對降低碳強度表現為正向驅動效應，對降低碳強度的平均貢獻率依次為24.71%、1.65%和0.36%。其主要原因在于：1990—2009年我國人均實際GDP年均增長率達到9.441%，人均GDP持續增長對降低碳排放強度的負向貢獻率最大，而產業結構變動（年均上升0.68%）較小，因此對降低碳強度的負向貢獻率較小。1990—2009年，我國能源強度有較大幅度的下降（年均下降3.866%），對碳強度下降的正向貢獻率最大；而能源消費結構變動（年均下降0.372%）和單位能耗碳排放變動（年均下降0.093%）較小，因此對降低碳強度的正向貢獻率較小。能源強度指標以單位GDP的能源消費量來表征能源系統的投入產出特性，反映了能源經濟活動的整體效率，能源效率的提高更多地來自于技術進步。技術進步是導致能源強度下降、能源消費結構下降、單位能耗碳排放下降和能源利用效率提高的主要動力。

四、結論與建議

本文從人口規模、經濟發展水平、能源強度、單位能耗碳排放量、能源消費結構、產業結構、城市化水平、國際貿易分工等方面實證分析了碳排放強度的驅動因素及其貢獻率，得到以下主要結論：

其一，人均GDP、能源強度、單位能耗碳排放、產業結構、能源消費結構變動對碳排放強度有顯著正向影響，而人口、城市化率、國際貿易分工對碳排放強度影響不顯著。能源強度、能源消費結構、人均GDP、產業結構和單位能耗碳排放每提高1%時，碳排放強度依次增長0.9784%、0.9784%、0.6002%、0.4082%和0.0533%。因此，能源強度和能源消費結構對碳排放強度正向影響最大，對人均GDP和產業結構影響較大，對單位能耗碳排放影響最小。

其二，1990—2009年中國碳排放強度總體呈下降趨勢（年均下降3.955%），在分解后的各驅動因素中，人均GDP增長、產業結構變動對降低碳強度表現為負向驅動效應，對降低碳強度的平均貢獻率依次為-25.80%和-0.23%。而能源強度變動、能源消費結構變動、單位能耗碳排放變動對降低碳強度表現為正向驅動效應，對降低碳強度的平均貢獻率依次為24.71%、1.65%和0.36%。這一研究結果表明，人均GDP持續增長對降低碳排放強度的負向貢獻率最大；能源強度有較大幅度的下降（年均下降3.866%），對降低碳強度的正向貢獻率最大；產業結構變動（0.68%）較小，對降低碳強度的負向貢獻率較小；能源消費結構變動（-0.372%）和單位能耗碳排放變動（-0.093%）較小，對降低碳強度的正向貢獻率較小。技術進步是導致能源強度下降、能源利用效率提高的主要動力。

針對以上研究結果，本文提出如下的政策建議：

（一）優化能源結構，提高能源效率

我國一次能源生產的70%左右來自于煤炭，而工業部門能源消費約占我國能源消費的70%，且使用的品種主要是煤炭。因此，我國能源結構應該從以化石能源為主的結構向清潔能源和可再生能源為主的結構轉變，改變能源結構相對單一的局面，開發利用新能源、替代能源，實現能源結構多元化。從保證能源安全和保護環境的角度看，一是要發展低碳和無碳能源，促進能源供應的多樣化。我國有著豐富的風能、水能、太陽能、潮汐能和生物質能等可再生能源，完全能夠實現對傳統化石能源的替代。二是提高能源利用效率。提高能效被認為是煤炭、天然氣、核能和再生燃料之外的第五種發電燃料，更高的能效意味著可以大大降低碳排放強度。

（二）發展低碳產業，優化產業結構

目前，我國產業結構仍停留在第二產業占主導地位的局面，經濟增長過分依賴于第二產業的發展，造成工業特別是重工業等高耗能產業所占比例偏高。因此，在不影響經濟發展的前提下，從節能減排對策的產業結構優化角度，一方面，要采取行政手段和經濟手段，提高高碳產業準入的市場門檻，限制高碳產業發展，減少國民經濟發展對工業增長的過度依賴，利用低碳技術改造傳統制造業，使高碳產業低碳化；另一方面要引導、鼓勵和扶持低碳產業發展，大力發展知識密集型和技術密集型產業，如信息產業、IT產業等低碳經濟最具發展潛力的產業，提高現代服務業在產業結構中的比重，促進低碳產業競爭力的提高，從而實現產業結構的優化，有效降低碳排放強度。

（三）開發和利用低碳技術

能源效率特別是工業能源的利用效率的提高，其主要驅動力來自技術創新，技術創新是降低碳排放強度的利器。國際上降低排放碳強度主要有三個方面的技術：一是替代技術，即可再生能源和新能源技術；二是節能技術，即提高能源開發利用效率和效益、減少對環境的影響、遏制能源資源浪費的技術；三是碳捕獲與封存技術，即從低碳源（如化石燃料的發電廠）中捕捉CO2，并將其永久儲藏（礦井或海底），使其脫離大氣層。該技術能夠保證在滿足經濟發展所需能源供應的同時減少化石能源所帶來的碳排放。因此，降低碳強度必須開發和利用低碳技術，逐步減少工業生產對化石能源的依賴。要加大科技投入，加快技術升級，建立和完善低碳技術創新體系，改進生產工藝，減少能源在生產、轉換、運輸及消費過程中的損失。同時，鼓勵節能技術研發應用，通過稅收減免、資金支持等辦法鼓勵企業引進高效節能設備，實現節能技術更新與改造。同時，在碳捕獲與封存技術、生物固碳技術等控制碳排放的關鍵技術方面，應加強國際交流與合作，提高低碳技術水平。

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